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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:鄭淵仁
研究生(外文):Yuan-ren Jheng
論文名稱:二維表面週期形貌之應力集中效應分析
論文名稱(外文):Analysis on the Stress Concentration Effects of Two-dimensional Periodic Surface Feature
指導教授:林育芸
指導教授(外文):Yu-Yun Lin
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:土木工程學系碩博士班
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2009
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:81
中文關鍵詞:應力強度因子應力放大倍率表面週期形貌
外文關鍵詞:Periodic surface featureStress concentrationStress intensity factor
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由實驗得知,利用蝕刻技術在材料表面製造出表面週期形貌可以提升材料機械性質。本文主要目的在於探討材料具有表面週期形貌下對於材料的應力場行為之影響。利用有限元素套裝軟體ABAQUS,建立二維具有表面週期形貌之模型,探討具有週期形貌下凹口尖端的應力集中效應與週期形貌下凹口尖端具有不同裂縫長度之應力強度因子。由數值分析得知,應力放大倍率與應力強度因子皆受到表面週期形貌幾何參數改變而有所影響。
Periodic surface feature, which were fabricated by etching techniques, can improve mechanical properties of materials from experimental observation. The main purpose of this research is to explore the influence of periodic surface feature to stress field of materials. Two-dimensional finite element models of periodic surface feature were built using ABAQUS to study the stress concentration at the notch tip, and the stress intensity factor near the crack tip for different crack growth from the notches of periodic surface feature. From numerical results, it is found that the stress concentration and stress intensity factor were affected by the change of geometric parameters of periodic surface feature.
中文摘要I
英文摘要II
誌謝III
目錄IV
圖目錄VI
表目錄IX
第一章緒論1
1.1 研究動機與目的1
1.2 內容簡介2
第二章文獻回顧4
第三章材料表面週期形貌對於應力場之影響8
3.1理論背景8
3.1-1楔形體尖端應力分析8
3.1-2無限域中間含圓形孔洞之應力分佈11
3.1-3半無限域表面含圓弧形凹口之應力分析11
3.1-4半無限域表面含週期性半橢圓凹口之應力分析13
3.1-5半無限域週期性圓弧凹口之推論13
3.2二維表面週期形貌之數值模型建立13
3.3表面週期形貌幾何形狀對於應力集中之影響14
3.3-1混合楔形體與圓弧表面形貌之應力集中效應14
3.3-2無楔形尖角凹口(h/d=0)應力場與r/d的關係15
3.3-3楔形尖角形貌h/d固定下,不同r/d對於應力場之影響16
3.3-4楔形尖角形貌r/d固定下、不同h/d對應力場之影響17
第四章表面週期形貌尖端具裂縫之應力強度因子分析44
4.1理論背景44
4.1-1半無限域表面具週期性裂縫之應力強度因子44
4.1-2半無限域表面具半橢圓形凹口下的裂縫之應力強度因子45
4.2表面週期形貌尖端裂縫之數值模型建立46
4.3利用有限元素模型計算應力強度因子46
4-4表面週期形貌下的裂縫對於應力強度因子之影響47
4.5具有表面週期形貌之裂縫發展行為49
第五章 結論66
參考文獻69
自述70
[1]陳其男,”仿高砂熊蟬的翅膀奈米結構提升單晶矽的機械韌性”,國立清華大學電子工程研究所,博士論文(2008)
[2]M.L. Williams, Pasadena, Calif, Stress Singularities resulting from various boundary conditions in angular corners of plates in extension.Journal of Applied Mechanics (1952)
[3]A.K. Mal, S.J. Singh, Deformation of Elastic Solids, Prentice Hall (1991)
[4]N.I. Muskhelishvili, “Some Basic Problems of Mathematical Theory of Elasticity”, Noordhoff, (1953)
[5]O.L. Bowie, “Edge notches in a semi-infinite region”, Journal of Mathematics and Physics, Vol 44, pp.356-366(1966)
[6]G.C. Sih, Stress Analysis of Notch Problems ,Mechanics of Fracture, Vol 5, (1978)
[7]ABAQUS 6.8 User’s Manual
[8]H. Tada, P.C. Paris, G.R Irwin, The Stress Analysis of Cracks Handbook, ASME Press, New York, (2000)
[9]J.P. Benthem , and W.T. Koiter , “Asymptotic approximations to crack problems”. Methods of Analysis and Solutions of crack Problems, Mechanics of Fracture, Vol 1, (1973)
[10]G.C. Sih, Stress Analysis of Notch Problems ,Mechanics of Fracture, Vol 5, (1978)
[11]T. L. Anderson, Fracture Mechanic: Fundamentals and Applications
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